Uniform verspreet CNTs duerch Ultraschall
Fir déi aussergewéinlech Funktionalitéite vu Kuelestoff Nanotubes (CNTs) auszenotzen, musse se homogen verdeelt ginn.
Ultrasonic Disperger sinn dat allgemengst Tool fir CNTs an wässerlech a Léisungsmëttelbaséiert Suspensiounen ze verdeelen.
D'Ultraschall-Dispergéierungstechnologie erstellt genuch héich Scherenergie fir eng komplett Trennung vu CNTs z'erreechen ouni se ze beschiedegen.
Ultrasonic Dispersioun vu Kuelestoff Nanotubes
Kuelestoff Nanotubes (CNTs) hunn e ganz héichen Aspekt Verhältnis a weisen eng geréng Dicht wéi och eng enorm Uewerfläch (e puer honnert m2 / g), wat hinnen eenzegaarteg Eegeschafte gëtt wéi ganz héich Spannkraaft, Steifheit, an Zähegkeet an eng ganz héich elektresch an thermesch Konduktivitéit. Wéinst Van der Waals Kräften, déi déi eenzel Kuelestoff Nanotubes (CNTs) uneneen unzéien, arrangéieren CNTs normalerweis a Bündel oder Skein. Dës intermolekulär Kräfte vun der Attraktioun baséieren op engem π-Bindungsstacking-Phänomen tëscht ugrenzend Nanotubes bekannt als π-Stacking. Fir de vollen Benefice vu Kuelestoff Nanotubes ze kréien, mussen dës Agglomeraten ofgeschnidden ginn an d'CNTs musse gläichméisseg an enger homogener Dispersioun verdeelt ginn. Intens Ultraschall erstellt akustesch Kavitatioun a Flëssegkeeten. Den doduerch generéierte lokale Schéierstress brécht CNT Aggregaten a verdeelt se uniform an enger homogener Suspension. D'Ultraschall-Dispergéierungstechnologie erstellt genuch héich Scherenergie fir eng komplett Trennung vu CNTs z'erreechen ouni se ze beschiedegen. Och fir déi sensibel SWNTs ass d'Sonication erfollegräich applizéiert fir se individuell ze trennen. Ultrasonication liwwert just e genuch Stressniveau fir d'SWNT Aggregaten ze trennen ouni vill Fraktur op eenzel Nanotubes ze verursaachen (Huang, Terentjev 2012).
- Single-verspreet CNTs
- Homogen Verdeelung
- Héich Dispersiounseffizienz
- Héich CNT Luede
- Keng CNT Degradatioun
- Rapid Veraarbechtung
- präzis Prozess Kontroll
UIP2000hdT – 2kW mächteg Ultraschall fir CNT Dispersiounen
High-Performance Ultrasonic Systemer fir CNT Dispersiounen
Hielscher Ultrasonics liwwert mächteg an zouverléisseg Ultraschallausrüstung fir déi effizient Dispersioun vu CNTs. Egal ob Dir kleng CNT Proben fir Analyse a R&D oder Dir musst grouss industriell vill Bulk-Dispersioune fabrizéieren, d'Produktpalette vun Hielscher bitt den ideale Ultraschallsystem fir Är Ufuerderungen. Vun 50W Ultraschall fir Labo bis 16kW industriell Ultraschall Unitéiten fir kommerziell Fabrikatioun, Hielscher Ultrasonics huet Iech ofgedeckt.
Fir qualitativ héichwäerteg Kuelestoff Nanotube Dispersiounen ze produzéieren, mussen d'Prozessparameter gutt kontrolléiert ginn. Amplitude, Temperatur, Drock an Retentioun Zäit sinn déi kritesch Parameteren fir eng souguer CNT Verdeelung. Hielscher Ultraschaller erlaben net nëmmen déi präzis Kontroll vun all Parameter, all Prozessparameter ginn automatesch op der integréierter SD Kaart vun den digitale Ultraschallsystemer vun Hielscher opgeholl. De Protokoll vun all sonication Prozess hëlleft reproducible Resultater a konsequent Qualitéit ze garantéieren. Via Fernbrowser Kontroll kann de Benotzer den Ultraschallapparat operéieren an iwwerwaachen ouni op der Plaz vum Ultraschallsystem ze sinn.
Zënter Single-walled Kuelestoff Nanotubes (SWNTs) a Multi-walled Kuelestoff Nanotubes (MWNTs) wéi och de gewielte Waasser- oder Léisungsmëttelmedium erfuerderen spezifesch Veraarbechtungsintensitéiten, ass d'Ultraschallamplitude e Schlësselfaktor wann et ëm d'Finale Produkt kënnt. Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallprozessoren kënne ganz héich wéi och ganz mëll Amplituden liwweren. Etabléiert déi ideal Amplitude fir Är Prozessfuerderunge. Och Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen. Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar. D'Robustitéit vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld.
Eis Clientë sinn zefridden mat der aussergewéinlecher Robustheet an Zouverlässegkeet vun den Hielscher Ultrasonic Systemer. D'Installatioun a Felder vu schwéieren Uwendungen, erfuerderlechen Ëmfeld an 24/7 Operatioun suergen fir effizient a wirtschaftlech Veraarbechtung. Ultrasonic Prozessintensivéierung reduzéiert d'Veraarbechtungszäit an erreecht besser Resultater, also méi héich Qualitéit, méi héich Ausbezuelen, innovativ Produkter.
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 bis 500 ml | 10 bis 200 ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Héich-Muecht Ultraschall Prozessoren aus Labo zu Pilot an industriell Skala.
Literatur / Referenzen
- SOP – Ultrasonic Dispersion of Multi-Walled Carbon-Nanotubes using the UP400ST Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Biver T.; Criscitiello F.; Di Francesco F.; Minichino M.; Swager T.; Pucci A. (2015): MWCNT/Perylene bisimide Water Dispersions for Miniaturized Temperature Sensors. RSC Advances 5: 2015. 65023–65029.
- Chiou K.; Byun S.; Kim J.; Huang J. (2018): Additive-free carbon nanotube dispersions, pastes, gels, and doughs in cresols. PNAS Vol. 115, No. 22, 2018. 5703–5708.
- Huang, Y.Y:; Terentjev E.M. (2012): Dispersion of Carbon Nanotubes: Mixing, Sonication, Stabilization, and Composite Properties. Polymers 2012, 4, 275-295.
- Krause B.; Mende M.; Petzold G.; Pötschke P. (2010): Characterization on carbon nanotubes’ dispersability using centrifugal sedimentation analysis in aqueous surfactant dispersions. Conference paper ANTEC 2010, Orlando, USA, May 16-20 2010.
- Paredes J.I.; Burghard M. (2004): Dispersions of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes of High Length. Langmuir 2004, 20, 5149-5152.
- Santos A.; Amorim L.; Nunes J.P.; Rocha L.A.; Ferreira Silva A.; Viana J.C. (2019): A Comparative Study between Knocked-Down Aligned Carbon Nanotubes and Buckypaper-Based Strain Sensors. Materials 2019, 12, 2013.
- Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.
Fakten Worth Wëssen
Wat sinn Carbon Nanotubes
Carbon Nanotubes (CNTs) sinn Deel vun enger spezieller Klass vun eendimensionalen Kuelestoffmaterialien, déi aussergewéinlech mechanesch, elektresch, thermesch an optesch Eegeschafte weisen. Si sinn e wesentleche Bestanddeel, deen an der Entwécklung an der Produktioun vu fortgeschrattem Nanomaterialien wéi Nano-Komposite, verstäerkte Polymeren asw benotzt gëtt a ginn dofir a modernste Technologien benotzt. CNTs beliicht eng ganz héich Spannkraaft, super thermesch Transfereigenschaften, Low-Band Lücken an optimal chemesch a kierperlech Stabilitéit, wat Nanotubes zu engem villverspriechende Additiv fir manifold Materialien mécht.
Ofhängeg vun hirer Struktur ginn CNTS ënnerscheet an Single-walled Carbon Nanotubes (SWNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), a multi-walled carbon nanotubes (MWNTs).
SWNTs sinn huel, laang zylindresch Réier aus enger Atom-décke Kuelestoffmauer gemaach. D'Atomplack vu Kuelestoff ass an engem Hunneggitter arrangéiert. Dacks gi se konzeptuell verglach mat opgerullte Blieder aus Eenschicht-Graphit oder Grafen.
DWCNTs besteet aus zwee eenwandige Nanotubes, mat engem nestéiert an deem aneren.
MWNTs sinn eng CNT Form, wou multiple Single-walled Kuelestoff Nanotubes anenee nestéiert sinn. Well hiren Duerchmiesser tëscht 3-30 nm läit a well se e puer cm laang kënne wuessen, kann hiren Aspektverhältnis tëscht 10 an zéng Millioune variéieren. Am Verglach mat Kuelestoff Nanofaser hunn MWNTs eng aner Mauerstruktur, e méi klengen baussenzegen Duerchmiesser an en huel Interieur. Allgemeng benotzt industriell verfügbar Typen vu MWNTs sinn zB Baytubes® C150P, Nanocyl® NC7000, Arkema Graphistrength® C100, an FutureCarbon CNT-MW.
Synthese vun CNTs: CNTs kënnen duerch Plasma-baséiert Synthesemethod oder Arc-Entladungsverdampungsmethod, Laser-Ablatiounsmethod, thermesch Syntheseprozess, chemesch Dampdepositioun (CVD) oder Plasma-verstäerkt chemesch Dampdepositioun produzéiert ginn.
Funktionaliséierung vun CNTs: Fir d'Charakteristike vu Kuelestoff Nanotubes ze verbesseren an se doduerch méi gëeegent fir eng spezifesch Applikatioun ze maachen, ginn CNTs dacks funktionaliséiert, zB andeems Carboxylsäure (-COOH) oder Hydroxyl (-OH) Gruppen derbäigesat ginn.
CNT Dispersing Additive
E puer Léisungsmëttel wéi Supersäuren, ionesche Flëssegkeeten, an N-Cyclohexyl-2-Pyrrolidon si fäeg relativ héich Konzentratiounsdispersioune vu CNTs ze preparéieren, wärend déi heefegst Léisungsmëttel fir Nanotubes, wéi N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) ), Dimethylformamid (DMF), an 1,2-Dichrolobenzen, kënnen Nanotubes nëmme bei ganz niddrege Konzentratioune dispergéieren (zB typesch <0.02 wt% vun Single-walled CNTs). Déi heefegst Dispersiounsmëttel sinn Polyvinylpyrrolidon (PVP), Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Triton 100 oder Sodium Dodecyl Sulfonate (SDS).
Cresols sinn eng Grupp vun industrielle Chemikalien déi CNTs bei Konzentratioune bis zu Zénger vu Gewiichtprozentë kënne veraarbechten, wat zu engem kontinuéierlechen Iwwergang vu verdënntem Dispersiounen, décke Paste a fräi stänneg Gelen zu engem eemolegen Spilldeeg-ähnlechen Zoustand resultéiert, wéi d'CNT Belaaschtung eropgeet. . Dës Staaten weisen polymerähnlech rheologesch a viskoelastesch Eegeschaften, déi net erreechbar sinn mat anere gemeinsame Léisungsmëttelen, wat suggeréiert datt d'Nano-Tubes wierklech disaggregéiert a fein dispergéiert sinn a Kresolen. Cresols kënnen no der Veraarbechtung duerch Heizung oder Wäschung geläscht ginn, ouni d'Uewerfläch vun CNTs z'änneren. [Chiou et al. 2018]
Uwendungen vun CNT Dispersiounen
Fir d'Virdeeler vun CNTs ze benotzen, musse se an eng Flëssegkeet verspreet ginn wéi e Polymer, Gläichgewiicht verspreet CNTs gi fir d'Fabrikatioun vu konduktiven Plastik benotzt, Flëssegkristalldisplays, organesch liichtemittéierend Dioden, Touchscreens, flexibel Displays, Solarzellen, konduktiv Tënten, statesch Kontrollmaterialien, dorënner Filmer, Schaum, Faseren a Stoffer, Polymerbeschichtungen a Klebstoff, High-Performance Polymer-Komposite mat aussergewéinlecher mechanescher Kraaft an Zähegkeet, Polymer / CNT Kompositfaseren, souwéi liicht an antistatesch Materialien.
Wat sinn d'Forme vu Kuelestoff?
Kuelestoff existéiert a verschiddenen Allotropen, dorënner:
- Kristallin Formen: Diamant, Grafit, Grafen, Kuelestoff Nanotubes (CNTs), Fullerenen (z.B. C60).
- Amorph Formen: Holzkuel, Rous, Kueleschwarz, Glaskuelestoff, Diamantähnlech Kuelestoff (DLC), monolayer amorphous carbon (MAC).
- Hybrid Nanostrukturen: Nanodiamanten, Kuelestoff Zwiebelen, Kuelestoff Aerogels, a Komposite wéi Nanocarbon-Metal Hybriden.
All Form weist verschidde physikalesch-chemesch Eegeschafte relevant fir Uwendungen an der Materialwëssenschaft, Elektronik an Energielagerung.